DE3132369C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Personenkraftwagen mit Fließ-Stufenheck und Luftleiteinrichtung der im Ober­ begriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art.

Aus dem DE-GM 73 35 831 ist ein Personenkraftwagen mit Fließ-Stufenheck und einer Luftleiteinrichtung in Form eines Heckspoilers mit oberhalb angeordnetem Flügel be­ kannt.

Hierbei ist der Flügel so angeordnet, daß er mit seiner Nasenrundung und mit seiner kovexen Wölbung zur Heck­ scheibe bzw. zum Klappenbereich liegt. Um aber eine opti­ male Anströmung bei dieser bekannten Flügel-Heckspoiler- Kombination zu erhalten, ist oberhalb des Heckfensters noch eine weitere Luftleiteinrichtung vorgesehen.

Bei diesem bekannten Personenkraftwagen handelt es sich um ein Wettbewerbsfahrzeug, bei dem im Hinblick auf die gegebene hohe Antriebsleistung und die erzielbaren hohen Fahrgeschwindigkeiten erhebliche Anstrengungen unternom­ men werden müssen, um die Antriebsleistung des Fahrzeuges auf die Fahrbahn zu übertragen. Die bekannte Flügel-Heck­ spoiler-Kombination dient daher in erster Linie dazu, den auf die Hinterachse wirkenden Abtrieb zu verstärken.

Die in letzter Zeit erheblich gestiegenen Kraftstoffko­ sten und die zunehmende Beachtung der Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen haben dazu geführt, daß sich die gesamte Kraftfahrzeugindustrie intensiv mit der aerodynamischen Optimierung neuer Fahrzeugmodelle befaßt.

Dieses Bestreben nach möglichst niedrigem CW-Wert führt dabei häufig zu Fahrzeugformen, die die Funktionen von Teilbereichen am Fahrzeug stark einschränken. So weist zum Beispiel ein aerodynamisch günstiges Fließheck einen hohen Heckabschluß auf, der die Sicht aus dem Fahrzeugine­ neren nach hinten einschränkt.

Das technische Problem besteht somit darin, einerseits die aerodynamischen Eigenschaften eines günstigen hohen Heck­ abschlusses zu erhalten, andererseits aber eine Karosse­ rieausführungsform zu wählen, bei der noch eine günstige Sicht nach hinten gewährleistet wird.

Aus der DE-OS 27 37 638 ist eine Lösung dieses Problems zu entnehmen, die darin besteht, daß die flachgeneigte Heckscheibe im Bereich des sie frei überspannenden Heck­ spoilers abgeknickt und nach unten weitergeführt ist. Die auf diese Weise angestrebte Verbesserung der Sichtver­ hältnisse nach hinten kann jedoch nur erzielt werden, wenn der normalerweise unterhalb der Heckklappe vorgesehene Ge­ päckraum nicht in seiner vollen Höhe benutzt wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Personenkraft­ wagen mit Fließ-Stufenheck und einer Luftleiteinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art derart zu gestalten, daß durch die gewählte Karosserie­ form eine günstige sicht nach hinten und eine günstige Gepäckraumausnutzung gewährleistet wird und durch die be­ sondere Anordnung der Flügel-Spoiler-Kombination nicht nur der auf die Hinterachse wirkende Abtrieb erhöht son­ dern darüber hinaus der Gesamtluftwiderstand des Perso­ nenkraftwagens verringert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Personenkraftwagen mit Fluß-Stufenheck und Luftleitein­ richtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläu­ terten Art die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind zweckmäßige Ausgestaltun­ gen der Erfindung erläutert, für die Schutz nur in Ver­ bindung mit dem Hauptanspruch begehrt wird.

Dadurch, daß der Flügel gegenüber dem Heckspoiler nach vorne versetzt ist, und daß er unmittelbar vor und ober­ halb des Überganges von der Heckscheibe zum Klappenend­ bereich und im Abstand zur Heckscheibe angeordnet ist, wird durch die durch den Flügel bewirkte Flügel-Über­ strömung und -Unterströmung die Zuströmung zum Heckspoi­ ler verbessert und hierdurch dessen Konturdruck in dem mit einer gestrichelten Linie bezeichneten Bereich ver­ stärkt, so daß sich ein erhöhter resultierender Druck R ergibt, der sich in einem negativen Auftrieb - CAH gleich Abtrieb und in einem negativen Luftwiderstand - CW = gleich Vortrieb auswirkt.

Dadurch, daß der Flügel mit seiner Nasenrundung und mit seiner konvexen Wölbung zur Heckscheibe liegt, wird die erwünschte Wirkungsverbesserung des Spoilers erzielt.

Dadurch, daß der Flügel mit dem Heckspoiler über entlang des Rahmens der Heckscheibe nach vorne hochgeführte Stege zu einer Baueinheit verbunden ist, wird die Einhaltung der optimal abgestimmten Lage der beiden aerodynamischen Bauteile zueinander bei der Montage am Personenkraftwagen jederzeit sichergestellt.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Personenkraftwagens mit Fließ-Stufenheck und einer erfindungsgemäßen Flügel-Spoiler- Kombination;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Strömungsverhältnisse im Bereich IV in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schrägrißansicht eines erfindungs­ gemäßen Fließ-Stufenhecks mit Flügel- Spoiler-Kombination.

In den Figuren sind nur diejenigen Teile des Personenkraft­ wagens bezeichnet, die für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind. Eine Heckklappe 1 besteht hierbei aus einem Scheibenrahmen 2, einer Heckscheibe 3 und einem unteren Klappenbereich 4. Ein Flügel 5 überspannt die Heckscheibe 3 und ist in geeigneter Weise seitlich am Scheibenrahmen 2 befestigt.

Ein Heck-Spoiler 6 ist in herkömmlicher Weise an dem unteren Klappenbereich 4 befestigt.

In Verbindung mit den Fig. 1 und 2 werden zunächst die Strömungsverhältnisse erläutert, wie sie bei der bisher üblichen Anordnung nur eines Heckspoilers auftraten. Im Bereich des Überganges von der Heckscheibe 3 zum Heckspoiler 6 trat hierbei in dem mit Strich-X-Linien gekennzeichneten Bereich eine Strömungsablösung auf, deren nicht angedeutete Ablösungsblase die Wirkung des Heckspoilers 6 verringerte.

Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist gemäß der Erfindung vor und oberhalb des von der Strömungsablösung bedrohten Bereiches ein Flügel 5 angeordnet, der die Heck­ scheibe 3 überspannt und mit dem Heckspoiler 6 über entlang des Rahmens 2 der Heckscheibe 3 nach vorn hochgeführte Stege 7 zu einer Baueinheit verbunden ist.

In Fig. 3 ist hierbei die ablösungsfreie Umströmung der Karosse­ rieseitenwand 8 und die ablösungsfreie Überströmung des Karosse­ riedaches 9 durch entsprechende Pfeile 10, 11 und 12 angedeutet. Diese die Heckscheibenüberströmung bildenden Strömungskompo­ nenten 10, 11 und 12 werden hierbei durch den Flügel 5 in eine Flügelüberströmung 13 und eine Flügelunterströmung 14 aufge­ teilt, deren Wirkungsweise nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erläutert wird.

Der Flügel 5 liegt, wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, vor und oberhalb des Heckspoilers 6 und weist eine große Nasenrundung 15 auf und liegt mit seiner konvexen Wölbung 16 zur Heckscheibe 3.

Durch das aerodynamische Profil des Flügels 5 bildet sich an seiner Hinterkante ein vergleichsweise nur kleines Totwasser­ gebiet 17 aus. Ohne der Flügel 5 würde sich, wie bereits in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erläutert, in dem mit Strich-X-Linien angedeuteten Bereich 18 im Übergang von der Heckscheibe 3 zumHeckspoiler 6 eine Strömungsablösung ausbilden, die die Wirkung des Heckspoilers 6 beeinträchtigen würde. Durch den Flügel 5 liegt die Strömung 19 unterhalb des Flügels im Bereich 18 noch voll an. Die Zuströmung 20 zum Heckspoiler 6 erfolgt hierdurch ebenfalls ungestört.

Zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Flügel- Spoiler-Kombination wird kurz auf die Wirkung eines Spoilers alleine zurückgegriffen.

Bei einem Fahrzeugheck ohne Spoiler befindet sich die Heck­ ablöselinie (Beginn des Hecktotwassers) an der Linie 21. Es bildet sich ein vergleichsweise kleines Totwassergebiet 23 aus. Durch die Montage eines Heckspoilers 6 verschiebt sich die Heckab­ löselinie zur höhergelegenen Linie 22. Dadurch vergrößert sich das Totwassergebiet 24 am Fahrzeugheck. Bewertet man nun die Wirkung des Heckspoilers nur hinsichtlich des Hecktotwassers, so müßte sich durch Anbau eines Heckspoilers gemäß dem vergrößerten Hecktotwasser auch ein erhöhter Luftwiderstand ergeben.

Tatsächlich aber verringert sich der Luftwiderstand eines Kraft­ fahrzeuges durch Montage eines Heckspoilers 6 und zwar dadurch, daß in dem mit gestrichelten Linien angedeuteten Bereich 25 in Folge der verzögerten Heckumströmung eine Erhöhung des Kontur­ druckes auftritt, dessen resultierender Druck R* = 26 sich in einen negativen Auftrieb minus CAH* = Abtrieb und in einen ne­ gativen Luftwiderstand minus CW = Vortrieb, zerlegen läßt.

Der günstige Einfluß dieser Änderung des Konturdruckes ist höher als der negative Einfluß der Vergrößerung des Hecktotwassers, so daß sich insgesamt eine Widerstands­ verringerung ergibt.

Der Vorteil der Flügel-Spoiler-Kombination gegenüber dem Heckspoiler 6 alleine liegt darin, daß der Flügel 5 die Zuströmung zum Heckspoiler 6 verbessert und hierdurch der Konturdruck im Be­ reich 25 stärker angehoben ist als ohne Flügel 5.

Der erhöhte Konturdruck 27 ist durch die größere resultierende R kenntlich gemacht. Die Kraftzerlegung ergibt sowohl einen niedrigeren Luftwiderstand als auch einen niedrigeren hinteren Auftrieb gegenüber einer Lösung mit nur dem Heckspoiler 6.

Selbstverständlich muß die optimale Lage 28 des Flügels 15 und dessen Anstellwinkel 29 durch entsprechende Messungen im Windkanal festgelegt werden.

Claims (3)

1. Personenkraftwagen mit Fließ-Stufenheck und Luftleit­ einrichtung in Form eines Heckspoilers mit oberhalb angeordnetem Flügel, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (5) gegenüber dem Heckspoiler (6) nach vorne versetzt ist und daß er unmittelbar vor und oberhalb des Überganges (18) von der Heckscheibe (3) zum Klap­ penendbereich (4) und im Abstand zur Heckscheibe (3) an­ geordnet ist.

2. Personenkraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flügel (5) mit seiner Nasenrundung (15) und mit seiner konvexen Wölbung (16) zur Heck­ scheibe (3) liegt.

3. Personenkraftwagen nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Flügel (5) mit dem Heck­ spoiler (6) über entlang des Rahmens (2) der Heck­ scheibe (3) nach vorne hochgeführte Stege (7) zu einer Baueinheit verbunden ist.